絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是一種功率半導(dǎo)體器件，在電力電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

一、工作原理：

IGBT由三個(gè)控制端構(gòu)成：集電極、發(fā)射極和絕緣柵極。其工作原理包括關(guān)斷狀態(tài)、導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷過程。

1. 關(guān)斷狀態(tài)：當(dāng)絕緣柵極電壓為零時(shí)，晶體管不導(dǎo)電。通過調(diào)節(jié)絕緣柵電壓，可以控制絕緣柵和絕緣柵區(qū)域的電子注入，從而使晶體管關(guān)斷。

2. 導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)給絕緣柵極施加適當(dāng)電壓時(shí)，IGBT進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)絕緣柵極電壓大于閾值電壓時(shí)，絕緣柵形成電場(chǎng)，促使電子注入發(fā)射區(qū)，從而形成電流。

3. 關(guān)斷過程：當(dāng)絕緣柵極電壓降至特定閾值以下時(shí)，晶體管進(jìn)入關(guān)斷過程，電流停止流動(dòng)。

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1. PNP-NPN結(jié)構(gòu)：IGBT結(jié)構(gòu)由P型區(qū)和N型區(qū)組成，具有高開關(guān)速度和高電壓負(fù)載能力的特點(diǎn)。

2. 隔離絕緣柵：絕緣柵氧化層隔離控制極和導(dǎo)電層，提升了輸入電阻和電流控制特性。

3. MOS結(jié)構(gòu)：絕緣柵極采用了MOS結(jié)構(gòu)，具有高電流驅(qū)動(dòng)和精確控制的優(yōu)勢(shì)。

4. 大面積PN結(jié)附近的薄壘層技術(shù)：采用此技術(shù)可以降低電壓失真和開關(guān)損耗，改善了動(dòng)態(tài)特性。

5. 熱穩(wěn)定性：通過絕緣柵極電壓控制電流，而不受溫度影響，提高了在高溫環(huán)境下的可靠性。

三、層關(guān)系：

1. 溝道層：N型溝道層負(fù)責(zé)電流傳輸，與絕緣柵氧化物隔離，防止相互干擾。

2. 阻擋層：P型阻擋層在導(dǎo)通時(shí)提供支持，控制關(guān)斷過程。

3. 漏源區(qū)：包含N型和P型材料，負(fù)責(zé)電流輸入和輸出。

4. 絕緣柵：位于溝道層上方，通過控制電壓形成或消除電子溝道，常由氧化硅制成，具有良好的絕緣性能。